Anàlisi observacional i modelització de la sensibilitat de la irradiància solar espectral UV a l’espectre solar
extraterrestre i a la columna total d’ozó
Yolanda Sola Salvatierra
ADVERTIMENT. La consulta d’aquesta tesi queda condicionada a l’acceptació de les següents condicions d'ús: La difusió d’aquesta tesi per mitjà del servei TDX (www.tesisenxarxa.net) ha estat autoritzada pels titulars dels drets de propietat intel·lectual únicament per a usos privats emmarcats en activitats d’investigació i docència. No s’autoritza la seva reproducció amb finalitats de lucre ni la seva difusió i posada a disposició des d’un lloc aliè al servei TDX. No s’autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant al resum de presentació de la tesi com als seus continguts. En la utilització o cita de parts de la tesi és obligat indicar el nom de la persona autora.
ADVERTENCIA. La consulta de esta tesis queda condicionada a la aceptación de las siguientes condiciones de uso: La difusión de esta tesis por medio del servicio TDR (www.tesisenred.net) ha sido autorizada por los titulares de los derechos de propiedad intelectual únicamente para usos privados enmarcados en actividades de investigación y docencia. No se autoriza su reproducción con finalidades de lucro ni su difusión y puesta a disposición desde un sitio ajeno al servicio TDR. No se autoriza la presentación de su contenido en una ventana o marco ajeno a TDR (framing). Esta reserva de derechos afecta tanto al resumen de presentación de la tesis como a sus contenidos. En la utilización o cita de partes de la tesis es obligado indicar el nombre de la persona autora.
WARNING. On having consulted this thesis you’re accepting the following use conditions: Spreading this thesis by the TDX (www.tesisenxarxa.net) service has been authorized by the titular of the intellectual property rights only for private uses placed in investigation and teaching activities. Reproduction with lucrative aims is not authorized neither its spreading and availability from a site foreign to the TDX service. Introducing its content in a window or frame foreign to the TDX service is not authorized (framing). This rights affect to the presentation summary of the thesis as well as to its contents. In the using or citation of parts of the thesis it’s obliged to indicate the name of the author.
An` alisi observacional i
modelitzaci´ o de la sensibilitat de la irradi` ancia solar espectral UV a l’espectre solar extraterrestre i
a la columna total d’oz´ o
Yolanda Sola Salvatierra
UNIVERSITAT DE BARCELONA Departament d’Astronomia i Meteorologia
UNIVERSITAT DE BARCELONA
U B
An`alisi observacional i modelitzaci´o de la sensibilitat de la irradi`ancia solar espectral
UV a l’espectre solar extraterrestre i a la columna total d’oz´o
Mem`oria presentada per Yolanda Sola Salvatierra per optar al grau de
Doctora en Ci`encies F´ısiques Barcelona, novembre 2008
Bienni 2001–2003
Mem`oria presentada per Yolanda Sola Salvatierra per optar al grau de Doctora en Ci`encies F´ısiques
Director de la tesi
Dr. Jer´onimo Lorente Castell´o
i
When you make the finding yourself —even if you’re the last person on Earth to see the light— you’ll never forget it Carl Sagan.
S´olo atravesando la noche se llega a la ma˜nana JRR Tolkien
iii
Agra¨ıments
Fa temps que desitjava arribar a aquest punt i ara em trobo amb la por a la p`agina en blanc. Durant aquests anys han estat moltes les persones a les que he conegut i que d’una manera o d’altra han ajudat a que aquesta aventura arrib´es al seu dest´ı. Ara espero no oblidar-me ning´u per`o si llegint aquestes l´ınies no trobes el teu nom, no m’ho tinguis en compte perqu`e de ben segur formes part d’aquesta hist`oria.
Primer de tot vull donar-li les gr`acies al Dr. Jeroni Lorente pels anys de dedicaci´o i bons consells dirigint aquesta tesi. Tamb´e vull agra¨ır-li la confian¸ca que sempre ha depositat en m´ı.
Si hi ha una persona a qui li dec molt´ıssim el seu suport aquest ´es el Dr. Elies Campmany perqu`e va ser el meu company al principi del llarg viatge i fins i tot quan va marxar sempre ha tingut temps per contestar els meus dubtes de models, d’instruments... i sobretot donar-me el seu suport moral.
Vull agrair al Dr. Xavier de Cabo que, tot i tenir una agenda d’all`o m´es apretada, sempre tingu´es un moment per passar-se pel departament a donar un cop de m`a.
Aprofito tamb´e per donar-li les gr`acies al Dr. Joan Bech pel seu temps i els seus consells en la correcci´o de l’article.
Unes l´ınies tamb´e per la Merc`e perqu`e sempre ha estat disposada a ajudar-me professionalment per`o sobretot perqu`e tenir una amiga aix´ı a la feina no ´es f`acil i jo l’he trobada. Gr`acies per estar sempre que et necessitava.
Que no se m’oblidin les meves super-nenes: la Digna i la Miriam, les vaig con`eixer fa poc i sembla que portem tota la vida juntes. Gr`acies per animar-me quan em v`eieu trista, per les vostres paraules per tirar endavant per`o tamb´e pels riures i les historietes que ara ja ens perseguiran per sempre (no patiu que aviat podrem tornar a repetir). Recordeu que passi el que passi sempre ens quedar`a l’hora del globus.
Al Miquel, per guiar-me en l’apassionant m´on de l’awk i els scripts perqu`e va comen¸car sent el meu mestre de linux i s’ha acabat convertint en un molt bon amic.
Gr`acies per fer m´es suportables els viatges en tren i no oblido les coses que tenim pendents.
Vull dedicar-li unes l´ınies tamb´e al Josep Manel per passar-me el seu tresor del latex per`o sobretot per les enyorades converses de divendres, en moltes ocasions un refugi.
No puc oblidar mencionar a totes les persones que van participar directa o indi- rectament a la campanya VELETA-2002 perqu`e gr`acies al seu esfor¸c he pogut de- senvolupar part d’aquesta tesi. D’igual forma, li agraeixo a la Dra. Ada Ortiz, gran coneixedora del entramats del Sol, l’esfor¸c i la dedicaci´o amb la que em va ajudar a tirar endavant l’estudi de l’espectre extraterrestre. Mai van estar cient´ıficament tan juntes l’astro i la meteo al departament.
Als llan¸cadors, gr`acies als quals he pogut fer part d’aquest estudi. Perqu`e per pr`opia experi`encia s´e que despr´es de la primera setmana ´es dur fer cada dia el llan¸cament.
Gr`acies a tot el “dam-nyam” amb qui any rere any he compartit les millors estones del dia: Elies, Miquel, Xavi, Merc`e, Sara, Aitor, Vicent, Lloren¸c, Santi, Didac, Toni, Sara sim, Josep Manel, Adolfo, Mireia, Jorge, Manu, Miriam, Jordi, Mireia, Albert i segur alg´u m´es que m’oblido. Gr`acies per les converses, els consells, el suport i per ser el millor record que un dia m’endur´e del departament.
Als meus pares, el Felipe i la Claudia perqu`e sense entendre mai del tot b´e a qu`e em dedicava sempre m’han recolzat en totes les meves decisions fent-me la vida una miqueta m´es f`acil. Sense ells mai hauria arribat a on s´oc i a ser qui s´oc. Gr`acies per tants anys de dedicaci´o. Tamb´e gr`acies, al Robert, el meu germ`a perqu`e sempre em fa somriure sent a m´es el millor suport inform`atic. Sense tu la web i moltes altres coses no haurien sortit. No m’oblido tampoc de la Natalia perqu`e en aquesta tesi he anat seguint els seus passos (ara ja m’he guanyat la recompensa, no?).
I finalment, vull agrair de tot cor al Sergio la paci`encia que ha tingut amb m´ı tots aquests anys perqu`e nom´es ell sap com de dif´ıcils se’m feien alguns dies i les ll`agrimes vessades. Gr`acies per recolzar-me incondicionalment, per animar-me a tirar endavant i per repetir-me fins a la sacietat que jo valc molt.
I amb aix`o tanco un cap´ıtol m´es de la vida i n’obro un altre que espero sigui tan gratificant i enriquidor com aquest...
v
Resum de la tesi
La radiaci´o solar UV que incideix sobre la superf´ıcie terrestre dep`en de diferent factors astron`omics i meteorol`ogics com l’angle solar zenital, la columna total d’oz´o, la nuvolositat i la terbolesa atmosf`erica. Tot aix`o es tradueix en un gran
nombre de variables a caracteritzar a l’hora de modelitzar la irradi`ancia solar espectral amb models de transfer`encia radiativa.
Un dels objectius generals de la present tesi ´es la millora de la predicci´o de l’anomenat ´ındex UV a partir del coneixement de la sensibilitat dels models radiatius a variables poc estudiades des del punt de vista de la modelitzaci´o com l’espectre solar extraterrestre o el perfil vertical d’atmosfera. Els resultats mostren que l’elecci´o d’un determinat espectre extraterrestre en la modelitzaci´o d´ona lloc a
difer`encies en la irradi`ancia eritem`atica d’un 3–10% respecte a les mesures.
Tamb´e s’ha volgut caracteritzar l’efecte d’altitud sobre la radiaci´o solar UV a partir de mesures espectrals i de banda ampla i models de transfer`encia radiativa.
Quan l’atmosfera est`a neta d’aerosols l’efecte d’altitud s’aproxima al l´ımit te`oric de l’atmosfera de Rayleigh per`o aquest valor augmenta quan els punts considerats estan sota condicions de terbolesa elevada. L’efecte d’altitud en la irradi`ancia solar
UV tamb´e presenta un increment per longituds d’ona curtes.
D’altra banda una altra motivaci´o dels treballs desenvolupats a la tesi ha estat establir una climatologia de la columna total d’oz´o sobre l’`area de Barcelona a partir de mesures de sat`el.lit caracteritzant la seva variabilitat a diferents escales temporals i la tend`encia observada en els seus valors en les ´ultimes d`ecades. Dins de la variabilitat a curt termini existeixen els episodis extrems d’oz´o caracteritzats
per una reducci´o o augment dels valors normals de la columna total d’oz´o que r`apidament es recupera uns pocs dies. Els mini-forats d’oz´o s´on m´es rellevants
degut als potencial efectes nocius que poden produir al incrementar-se la irradi`ancia biol`ogicament efectiva. Per aquest motiu s’ha realitzat una climatologia
del episodis extrems d’oz´o i s’han estudiat en profunditat dos d’aquests casos tant la seva formaci´o com la influ`encia sobre la radiaci´o solar UV.
vii
Summary of the thesis
Solar UV radiation reaching the Earth’s surface depends on various meteorological and astronomical factors such as solar zenith angle, total ozone column, cloud
cover and atmospheric turbidity. All this translates into a large number of variables to characterize in the modeling of the solar spectral irradiance with
radiative transfer models.
One of the objectives of this thesis was to improve the prediction of the ultraviolet index studying the sensitivity of the radiative models to variables that have been little studied in modeling such as the solar extraterrestrial spectrum or the vertical
profile of the atmosphere. The results show that the choice of a particular spectrum in the modeling leads to differences in erythemal irradiance of 3–10%
from the measurements.
It also has sought to characterize the altitude effect on solar UV radiation from spectral and broadband band measurements and radiative transfer models. When
the air is clean the altitude effect is approaching the theoretical limit of the Rayleigh atmosphere but this value increases when the considered points are under
conditions of high turbidity. The altitude effect in solar UV irradiance also shows an increase in short wavelengths.
Furthermore another motivation of the works on the thesis has been to establish a climatology of total ozone column over the area of Barcelona from satellite measurements characterizing variability in different time scales, and the trend in values in the recent decades. Variability within the short term, ozone episodes are characterized by extreme reduction or increase in value of the total ozone column, recovering quickly in a few days. The ozone mini-holes are more relevant because
of the potential harmful effects that may occur with the increasing biologically effective irradiance. For this reason a climatology of extreme ozone events have been made and two of these cases from their formation to the influence on solar
UV radiation have been studied in depth.
´ Index
1 Introducci´o 1
1.1 Objectius . . . . 3
1.2 Desenvolupament del treball . . . . 5
2 Radiaci´o UV: conceptes i implicacions biol`ogiques 9 2.1 Radiaci´o UV: conceptes b`asics . . . . 9
2.2 Atenuaci´o de la radiaci´o solar . . . 12
2.3 La qu´ımica de l’oz´o estratosf`eric . . . 13
2.4 Efectes biol`ogics de la radiaci´o UV . . . 16
2.4.1 Essers vius . . . 16´
2.4.2 Ecosistemes terrestres i marins . . . 18
2.4.3 Radiaci´o solar i oz´o troposf`eric . . . 19
2.5 Els espectres d’acci´o . . . 20
2.6 Irradi`ancia biol`ogicament efectiva . . . 22
2.7 L’´ındex ultraviolat . . . 25
3 Instrumentaci´o 33 3.1 Introducci´o al cap´ıtol . . . 33
3.2 Instruments de mesura espectral . . . 34
3.2.1 Espectroradi`ometre Brewer . . . 34
3.2.2 Espectroradi`ometre Bentham . . . 35
3.3 Instruments de mesura de banda ampla . . . 36
3.4 Mesura de les propietats dels aerosols i la columna total d’oz´o . . . . 38
3.4.1 Fot`ometre Cimel . . . 38
3.4.2 Mesures de la columna d’oz´o des de sat`el.lit . . . 39
3.5 Radiosondatges atmosf`erics . . . 42
i
4 Mesura i modelitzaci´o de la radiaci´o solar UV 47
4.1 Introducci´o al cap´ıtol . . . 47
4.2 Mesures de radiaci´o UV: natural i/o artificial . . . 49
4.2.1 Generalitats sobre radiaci´o UV artificial . . . 49
4.2.2 Mesures de radiaci´o UV artificial: comparaci´o amb el Sol . . . 51
4.3 Mesures de l’UVI a Catalunya . . . 53
4.3.1 Resultats i discussi´o . . . 54
4.3.2 Valors simulats de l’UVI . . . 57
4.3.3 Conclusions sobre la mesura i predicci´o de l’UVI . . . 59
4.4 Determinaci´o de la columna d’oz´o amb mesures espectrals . . . 60
4.5 Sensibilitat de l’SBDART als perfils d’atmosfera . . . 64
4.5.1 Perfils d’atmosfera est`andard . . . 65
4.5.2 Resultat de les simulacions amb diferents perfils . . . 67
4.5.3 Conclusions sobre el perfil d’atmosfera als models radiatius . . 71
5 Sensibilitat a l’espectre extraterrestre en la simulaci´o de la radiaci´o solar UV 79 5.1 Introducci´o al cap´ıtol . . . 79
5.2 Generalitats sobre l’activitat solar . . . 80
5.3 S`eries temporals de l’emissi´o solar . . . 82
5.4 Comparaci´o entre els per´ıodes de m`axim i m´ınim d’activitat solar . . 84
5.4.1 Influ`encia del cicle solar a la irradi`ancia al cim de l’atmosfera . 84 5.4.2 Influ`encia del cicle solar a la irradi`ancia en superf´ıcie . . . 85
5.5 Influ`encia de l’espectre extraterrestre en els models radiatius . . . 87
5.5.1 Els espectres solars extraterrestres . . . 88
5.5.2 Resultats obtinguts segons diversos espectres extraterrestres . 89 5.6 Conclusions del cap´ıtol . . . 92
6 Efecte d’altitud a la irradi`ancia solar UV 99 6.1 Introducci´o al cap´ıtol . . . 99
6.2 Descripci´o general de la campanya VELETA-2002 . . . 102
6.3 Instruments i calibratge a la campanya VELETA-2002 . . . 104
6.4 Resultats i discussi´o de la campanya VELETA-2002 . . . 106
6.4.1 Condicions de terbolesa atmosf`erica . . . 106
6.4.2 AE a partir de mesures espectrals i simulacions . . . 110
´INDEX iii
6.4.3 AE a partir de mesures de banda ampla . . . 115
6.5 Conclusions del cap´ıtol . . . 118
7 Climatologia de la columna d’oz´o a Barcelona. Influ`encia sobre la radiaci´o UV 127 7.1 Introducci´o al cap´ıtol . . . 127
7.2 Balan¸c de l’oz´o a l’estratosfera . . . 128
7.2.1 Transport d’oz´o estratosf`eric . . . 129
7.3 Oz´o i variables meteorol`ogiques . . . 132
7.3.1 Oz´o i pressi´o en superf´ıcie . . . 132
7.3.2 Oz´o i altura geopotencial . . . 133
7.3.3 Oz´o i tropopausa . . . 134
7.3.3.1 La tropopausa: definici´o i caracter´ıstiques . . . 134
7.3.3.2 Caracter´ıstiques clim`atiques de la tropopausa a Bar- celona . . . 135
7.3.3.3 Caracter´ıstiques clim`atiques de la tropopausa a es- cala global . . . 136
7.3.3.4 Relaci´o entre l’oz´o estratosf`eric i la tropopausa . . . 139
7.4 Variabilitat de la columna total d’oz´o . . . 140
7.4.1 Variabilitat interdi`aria . . . 141
7.4.2 Variabilitat estacional . . . 145
7.4.3 Variabilitat interanual . . . 146
7.4.4 Tend`encies . . . 150
7.5 La columna d’oz´o de Barcelona al context global . . . 153
7.6 Episodis extrems d’oz´o: mini-forats i mini-altes . . . 156
7.6.1 Introducci´o . . . 156
7.6.2 Elecci´o del llindar . . . 157
7.6.3 Climatologia dels episodis extrems . . . 159
7.6.3.1 Mini-forats d’oz´o . . . 159
7.6.4 Episodis extrems: dos casos d’estudi . . . 161
7.6.4.1 An`alisi de l’episodi extrem de gener del 2004 . . . 161
7.6.4.2 An`alisi de l’episodi extrem d’oz´o d’abril de 2004 . . . 167
8 Conclusions 177
9 Futures l´ınies de recerca 181
10 Ap`endix: Acr`onims 185 11 Ap`endix: Publicacions m´es destacades 189
´ Index de taules
2.1 Classificaci´o dels fototipus de pell (adaptada de Fitzpatrick (1975)) . 16 4.1 Distribuci´o espectral de l’emissi´o per les diferents fonts de radiaci´o UV . . 52 4.2 An`alisi de l’efecte eritem`atic de les diferents font de radiaci´o UV. Es pre-
senten les irradi`ancies eritem`atiques per diferents rangs, la contribuci´o de cadascun a l’eritema i l’UVI . . . 52 4.3 An`alisi de diversos efectes biol`ogics per les diferents fonts de radiaci´o UV.
Es presenten les irradi`ancies biol`ogicament efectives per cadascun . . . 53 4.4 Coordenades de les estacions de mesura de l’UVI . . . 54 4.5 Mitjana mensual dels valors diaris deEerper cels serens a les 12 UTC.
Els valors estan expressats en W m−2 . . . 56 4.6 N´umero de dies i percentatge de recurr`encia (entre par`entesis) en que
el valor d’UVI a les 12 UTC indicat es va assolir a cada estaci´o . . . . 57 4.7 Percentatge de dies en que predicci´o i observaci´o de l’UVI difereixen
en 0, 1 o 2 unitats . . . 59 4.8 Irradi`ancia UVB i UVI per als 3 dies estudiats i per a les 3 simulacions
proposades . . . 71 5.1 Irradi`ancia integrada per diferents regions espectrals i l’UVI, mesura-
da al cim de l’atmosfera i modelitzada a la superf´ıcie terrestre . . . . 87 5.2 Irradi`ancia integrada (Wm−2) a diferents rangs espectrals, irradi`ancia
eritem`atica Eer (W m−2) i UVI, modelitzats amb SBDART 2.3 i di- ferents espectres extraterrestres. La darrera columna s´on les mesures de l’espectroradi`ometre Bentham . . . 92 5.3 Difer`encies relatives (%) entre models i mesures en els casos descrits
a la Taula 5.2 . . . 92 6.1 Descripci´o de les estacions i instruments utilitzats en aquest treball . 104
v
6.2 Efecte d’altitud (AE) simulat al migdia (SZA igual a 16 ) per als dies 16 i 18 de juliol entre les estacions LOW i HIGH mostrant les contribucions de l’absorci´o d’oz´o i els aerosols fent servir el model SBDART 2.4. L’AE est`a expressat en %km−1. . . . 112 6.3 Efecte d’altitud (AE) observat al migdia (SZA igual a 16◦) entre
les estacions LOW i HIGH determinat amb mesures d’espectrora- di`ometre per l’UVB, l’UVA i l’UVI. AE s’expressa en % km−1 . . . . 114 6.4 Efecte d’altitud AE (% km−1) per l’UVI a les 12 UTC determinat a
partir de mesures de banda ampla . . . 116 7.1 Estacions de radiosondatge seleccionades per a la climatologia . . . . 137 7.2 Tend`encies estacionals de la columna total d’oz´o (%/any) . . . 152
´ Index de figures
2.1 Esquema de l’espectre electromagn`etic al voltant de la radiaci´o UV . 9 2.2 Espectre solar extraterrestre al cim de l’atmosfera abans de patir
processos d’atenuaci´o comparat amb els valors mesurats al pic Veleta (3398 m s.n.m.) . . . 10 2.3 Representaci´o dels espectres d’acci´o corresponents a alteracions a la
pell: dany a l’ADN (Setlow , 1974), carcinog`enesi (de Gruijl and Van der Leun, 1994), elastosi (Kligman and Sayre, 1991) i fotoen- velliment (Bissett et al., 1989) . . . 21 2.4 Representaci´o dels espectres d’acci´o corresponents a trastorns ocu-
lars: cataractes (Pitts et al., 1977), fotoqueratitis (CIE , 1986b) i fotoconjuntivitis (CIE , 1986a) . . . 21 2.5 Espectres d’acci´o corresponents a l’eritema (CIE) i a la s´ıntesi de la
vitamina D3 . . . 22 2.6 Irradi`ancia espectral biol`ogicament efectiva per carcinog`enesi i eritema
juntament amb els espectres d’acci´o corresponents. Les irradi`ancies biol`ogicament efectives es presenten multiplicades per 20 per poder- les apreciar m´es clarament. . . 23 2.7 Irradi`ancia espectral biol`ogicament efectiva per l’eritema determinada
a partir de espectres modelitzats per 300 i 400 UD. Les irradi`ancies biol`ogiques han estat canviades d’escala per a que siguin m´es visibles les variacions. . . 24 2.8 Categories d’exposici´o a la radiaci´o UV i rang d’UVI (adaptada de
WHO (2002)) . . . 26 2.9 Exemples de prediccions de l’UVI ofertes per 4 centres meteorol`ogics:
Agencia Estatal de Meteorolog´ıa (Espanya), Deutscher Wetterdienst (Alemanya), NOAA-EPA Climate Prediction Center (USA) i Bureau of Meteorology (Austr`alia) . . . 27
vii
2.10 Predicci´o de l’UVI m`axim a Catalunya (Servei Meteorol`ogic de Catalun- ya, http://www.meteocat.com) . . . 28 3.1 Espectroradi`ometre Brewer MK-III . . . 35 3.2 (esquerra) Cimel CE318 i la caixa amb la placa fotovoltaica on es
guarda l’electr`onica de l’instrument. (dreta) Detall del cap¸cal `optic durant una mesura . . . 39 3.3 Organigrama temporal dels diferents sat`el.lits que van tenir a bord el
sensors TOMS i OMI per a la mesura, entre d’altres, de la columna total d’oz´o . . . 41 3.4 Detalls del proc`es de radiosondatge: a) Radiosonda Vaisala RS80;
b) Radiosonda Vaisala RS92; c) Estaci´o de preparaci´o i recepci´o de dades; d) Inflat del globus amb heli . . . 43 4.1 Irradi`ancia espectral mesurada de dos equips de bronzejat (alta inten-
sitat i fluorescent), un simulador solar de x`enon. Com a comparaci´o s’inclou la distribuci´o amb cel ser`e al cim del Pic Veleta a 3398 m s.n.m. 51 4.2 Localitzaci´o de les estacions de mesures de l’UVI de la xarxa . . . 54 4.3 Evoluci´o anual de la irradi`ancia eritem`atica, Eer al migdia solar du-
rant l’any 2003 per Moll´o, Roses, Barcelona i El Perell´o . . . 55 4.4 Irradiaci´o acumulada al llarg de l’any per les quatre estacions, expres-
sada en SED i en MED pels diferents fototipus de pell . . . 58 4.5 LUT per a 200, 300 i 400 UD . . . 62 4.6 LUT per a 20◦, 30◦ i 40◦ . . . 62 4.7 Columna total d’oz´o (UD) calculada a partir de mesures espectrals i
mesurada amb el sensor satel.lital OMI. Les mitjanes s’han realitzat per tot el dia (TOT) i per les hores compreses entre les 10 i les 12 UTC (10–12) . . . 63 4.8 Perfil vertical de temperatura i densitat d’oz´o per als models d’at-
mosfera MLS i MLW . . . 66 4.9 Perfil vertical d’humitat absoluta per als models d’atmosfera MLS i
MLW . . . 67 4.10 Evoluci´o anual (2003) de la massa d’aigua precipitable (w) del ra-
diosondatge i la columna total d’oz´o del TOMS. Comparaci´o amb els valors est`andard dels models MLS i MLW per cada per´ıode temporal corresponent . . . 68
´INDEX DE FIGURES ix 4.11 Difer`encia en l’UVI tenint en compte la massa d’aigua precipitable
dels radiosondatges respecte a deixar el valor del model per defecte (w–13% i w, depenent de si es fa servir la correcci´o o no d’aquesta variable . . . 69 4.12 Perfil vertical de temperatura i densitat d’oz´o per als models d’at-
mosfera MLS i per a tres mesures d’ozonosonda de tres dies diferents 70 4.13 Perfil vertical d’humitat absoluta per als models d’atmosfera MLS i
per a tres mesures de radiosonda atmosf`erica de tres dies diferents . . 70 5.1 Imatges del Sol realitzades per la SOHO/MDI (ESA i NASA): (es-
querra) Diversos grups de taques al disc solar, (dreta) Detall d’un grup de taques on s’aprecien les diferents regions d’ombra i penombra 81 5.2 Evoluci´o del n´umero de taques solars anual des de 1600. Les dades
entre 1600 i 1715 procedeixen de l’article Eddy (1976) i la resta de la s`erie est`a publicada pel Solar Influences Data Analysis Center a B`elgica. . . 82 5.3 Composici´o de la Irradi`ancia Solar Total abans de travessar l’atmos-
fera durant m´es de 20 anys amb indicaci´o de la s`erie emprada a cada per´ıode. Les s`eries van ser mesurades amb HF/Nimnbus-7, ACRIM I/SMM, ACRIM II/UARS i VIRGO/SOHO respectivament. Figura extreta de Fr¨ohlich (2000) . . . 84 5.4 Depend`encia de les variacions de la irradi`ancia relativa amb la longi-
tud d’ona (basat en Unruh et al., 1999) . . . 85 5.5 Difer`encies relatives (%) de la columna total d’oz´o entre el m´ınim i
el m`axim d’activitat solar. Representaci´o realitzada a partir de les mitjanes anuals de la TOC di`aria mesurada pel sensor TOMS durant per´ıodes de m`axim i de m´ınim d’activitat solar . . . 86 5.6 Irradi`ancia solar al cim de l’atmosfera a les regions UVB i UVA ca-
racteritzades amb 4 fonts diferents: Thekaekara, Nicolarv-Aversen, SUSIM i Gueymard . . . 89 5.7 Irradi`ancia global espectral modelitzada a la superf´ıcie terrestre fent
servir 4 espectres extraterrestres diferents (Thekaekara, Lowtran 7, SUSIM i Gueymard). Comparaci´o amb les mesures de l’espectrora- di`ometre Bentham. . . 90
5.8 Difer`encies relatives entre model i mesura per cada longitud d’ona:
290–400 nm (panell superior), 290–320 nm (panell mig) i 320–400 nm (panell inferior). Les simulacions han estat realitzades amb diferents espectres extraterrestres. . . 91 6.1 Localitzaci´o de les tres estacions a la cara nord del mass´ıs de Sierra
Nevada considerades en aquest estudi . . . 103 6.2 Retrotraject`ories per dos dies caracter´ıstics de la campanya. a) 16 de
juliol (massa d’aire mar´ıtima); b) 18 de juliol (massa d’aire continen- tal associada a un episodi de pols sahariana) . . . 108 6.3 Evoluci´o de l’espessor `optic d’aerosols (AOD) a les tres estacions con-
siderades a l’estudi a 380, 440 i 500 nm. Es pot notar el contrast entre el dia 14 de juliol, corresponent a una massa d’aire mar´ıtima polar i el 17 de juliol quan es va iniciar una intrusi´o de pols sahariana . . . . 109 6.4 Exemple de les mesures simult`anies d’irradi`ancia espectral a les esta-
cions LOW i HIGH corresponents al 18 de juliol a les 12 UTC quan es van observar valors elevats de terbolesa atmosf`erica associada amb la intrusi´o de pols sahariana . . . 110 6.5 Perfils verticals de temperatura i densitat d’oz´o mesurats els dies 14,
15 i 18 de juliol i el perfil de refer`encia Mid Latitude Summer (MLS) usat al model de transfer`encia radiativa SBDART 2.4 . . . 111 6.6 Efecte d’altitud (AE) simulat entre les estacions LOW i HIGH produ¨ıt
per l’oz´o troposf`eric pel dia 16 de juliol considerant quatre possibles perfils verticals: MLS i mesures d’ozonosonda amb deca¨ıments d’oz´o troposf`eric de 3, 4 i 5 UD km−1. El model de transfer`encia usat ´es l’SBDART 2.4. . . 112 6.7 Variacions espectrals en l’AE observat (LOW-HIGH) a les 12 UTC
durant l’episodi de pols sahariana (18 de juliol) i durant un dia clar (16 de juliol). S’observa una forta depend`encia amb la longitud d’ona a la regi´o UVB, m´es intensa pel dia amb elevada terbolesa atmosf`erica (18 de juliol) . . . 113 6.8 Evoluci´o de l’UVI a LOW, MED i HIGH determinat amb mesures
de banda ampla durant el dia 16/07. Cal notar el valor m`axim d’11 observat a HIGH (pic Veleta, 3398 m s.n.m.) corresponent a la cate- goria Extrem d’acord amb la classificaci´o COST-713 (Vanicek et al., 2000). . . 115
´INDEX DE FIGURES xi 6.9 Evoluci´o diurna de l’AE determinat a partir de mesures de banda
ampla durant els dies centrals de la campanya . . . 117 6.10 Depend`encia de l’AE amb el SZA per les tres estacions. L’AE per
irradi`ancia eritem`atica es determina amb mesures de banda ampla (YES) i amb irradi`ancies espectrals ponderades amb la corba CIE (UVI) i integrat sobre la regi´o UVB (UVB) pel cas LOW-HIGH. . . . 118 7.1 Esquema dels processos de producci´o/destrucci´o i transport d’oz´o a
l’atmosfera (basat en l’esquema de Garc´ıa, 1994) . . . 129 7.2 Densitat vertical d’oz´o en valor mig a escala planet`aria (UD/km).
Superposat hi ha un esquema de la circulaci´o Brewer-Dobson (fletxes negres). Imatge de Cordero et al. (2000) . . . 130 7.3 S`erie temporal de la columna total d’oz´o i de l’altura geopotencial del
nivell de 500 hPa a la primera meitat de l’any 2006 . . . 133 7.4 Freq¨u`encia d’ocurr`encia de les diferents categories d’altitud de la
primera tropopausa als per´ıodes MJJ i NDG . . . 136 7.5 Freq¨u`encia d’ocurr`encia de les diferents categories d’altitud de la
primera tropopausa als 4 per´ıodes estacionals: MJJ, NDG, FMA i ASO . . . 136 7.6 Freq¨u`encia d’ocurr`encia per diferents categories a diverses estacions
de radiosondatge arreu del m´on . . . 138 7.7 Relaci´o entre la columna total d’oz´o i l’altura de la tropopausa pels
valors mitjans d’oz´o de cada categoria d’altura . . . 140 7.8 Variabilitat de la columna total d’oz´o a Barcelona a diferents escales
temporals . . . 142 7.9 Rang de valors de la columna total d’oz´o a Barcelona entre 1979 i
2006 segons el dia juli`a . . . 143 7.10 Variaci´o interdi`aria de la columna total d’oz´o a Barcelona al per´ıode
1998–2006 . . . 144 7.11 Distribuci´o de la variaci´o interdi`aria (%) de la s`erie al per´ıode 1978–2006144 7.12 Variaci´o interdi`aria de tota la s`erie de mesures a l’`area d’estudi per
cada mes de l’any . . . 145 7.13 Mitjana mensual, desviaci´o est`andard (SD) i coeficient de variaci´o
relativa (CRV) de la columna total d’oz´o a Barcelona de tota la s`erie (1979–2006) . . . 146 7.14 Mitjana mensual, desviaci´o est`andard i coeficient de variaci´o relativa . 147
7.15 Mitjanes mensuals de la columna total d’oz´o sobre Barcelona per als per´ıodes 1978–1994 i 1997–2007 . . . 148 7.16 Tend`encia del valor mig mensual m`axim, m´ınim i de l’amplitud del
cicle estacional de la columna total d’oz´o a Barcelona per cada any de la s`erie (1978–2006) . . . 150 7.17 Variabilitat intermensual de la columna d’oz´o per a la s`erie 1978–2006 150 7.18 Tend`encia de la mitjana anual de la columna total d’oz´o . . . 151 7.19 Desviacions de la columna total d’oz´o respecte el valor mig 1978–2006
per cada estaci´o. La representaci´o es fa en % . . . 152 7.20 Columna total d’oz´o di`aria i promitjada mensualment a 3 punts re-
presentatius de la regi´o equatorial (EQ) i de latituds a l’hemisferi nord (HN) i a l’hemisferi sud (HS) . . . 154 7.21 Mitjanes mensuals de la columna total d’oz´o de la s`erie 1978–2006
a 3 punts representatius de l’hemisferi nord (41◦ N, panell superior), l’equador (12◦N, panell intermig) i l’hemisferi sud (41◦S, panell inferior)156 7.22 N´umero de dies de mini-forat d’oz´o per any des de 1979 a 2007 (eix
esquerre) sobre l’`area de Barcelona. Valor mig dels llindars pels per´ıodes hivern/primnavera i estiu/tardor (eix dret) a cada any cor- responent . . . 160 7.23 N´umero de dies de mini-forats per mes entre 1979 i 2007 (eix esquerre)
i anomalies (m´ınim, mitja i m`axim) de tots els mini-forats en cada mes per l’`area de Barcelona (eix dret) . . . 161 7.24 Columna total d’oz´o (UD) mesurada amb el sensor TOMS (Earth
Probe) entre el 8 i el 19 de gener de 2004. S’ha escollit per a la rep- resentaci´o l’`area centrada a la regi´o d’estudi. El panell superior dret correspon a l’episodi de mini-forat d’oz´o i el panell inferior intermig, al de mini-alta d’oz´o . . . 163 7.25 Rean`alisis meteorol`ogiques a partir de dades de l’NCEP d’alguns dies
escollits entre el 8 i el 19 de gener del 2004 on s’inclou la situaci´o sin`optica del mini-forat (10 gener, figura superior dreta) i la mini- alta (18 gener, figura inferior esquerra). Font: Wetterzentrale . . . 165 7.26 Retrotraject`ories isentr`opiques HYSPLIT a 96-h per als nivells de
18, 20 i 22 km d’altitud amb origen a Barcelona (41.35◦N i 2.16◦E) per als dies de mini-forat d’oz´o, 10 de gener de 2004 (esquerra) i de mini-alta d’oz´o, 18 de gener de 2004 (dreta) . . . 166
´INDEX DE FIGURES xiii 7.27 An`alisi del mini-forat d’oz´o (6–21 gener): TOC di`aria (TOMS) i mit-
janes clim`atica i mensual per gener (panell superior); temperatura a 18 km i altura de la superf´ıcie isentr`opica de 450 K (panell intermedi);
temperatura i altura geopotencial de la tropopausa i nivells mitjans per gener (panell inferior). Les mitjanes han estat calculades amb dades de radiosondes (1998–2007) . . . 167 7.28 Irradi`ancia eritem`atica i UVI mesurats el 10 de gener de 2004 en
comparaci´o amb altres dies. Totes les mesures han estat realitzades amb un radi`ometre de banda ampla YES UVB1 instal.lat a Barcelona 168 7.29 Irradi`ancia eritem`atica i UVI mesurats el 20 d’abril de 2004 en com-
paraci´o amb altres dies. Totes les mesures han estat realitzades amb un radi`ometre de banda ampla YES UVB1 instal.lat a Barcelona . . . 169 7.30 Depend`encia espectral de la r`atio entre irradi`ancies a les 12 UTC per
dos casos: 20 d’abril i el dia anterior (l´ınia discont´ınua) i 20 d’abril i el 17 d’abril de l’any seg¨uent, 2005 . . . 169 7.31 An`alisi del LOE (15–25 d’abril): TOC di`aria (TOMS) i mitjanes
clim`atica i mensual per abril (panell superior); temperatura i altura geopotencial de la tropopausa i nivells mitjos per gener (panell infe- rior). Les mitjanes han estat calculades amb dades de radiosondes (1998–2007) . . . 170
1 Introducci´ o
Des de que l’any 1974, Mario Molina i el seu col.lega Sherwood Rowland (Molina and Rowland , 1974) van formular la hip`otesi que l’emissi´o de gasos industrials, com ara els CFC (clorofluorocarbonis), transferien clor a l’estratosfera danyant la capa d’oz´o, s’han invertit molts esfor¸cos en estudiar els motius i les implicacions d’aquest fet. Farman et al. (1985) van descobrir que la columna total d’oz´o durant la pri- mavera ant`artica havia disminu¨ıt respecte els valors dels anys 70. La popularitat i l’elevada divulgaci´o d’aquest fet per part dels mitjans de comunicaci´o ha suscitat que fins i tot, la poblaci´o en general estigui interessada en aquest fenomen batejat com a “forat de la capa d’oz´o”. Tot i que aquesta terminologia de vegades por- ta a conclusions err`onies sobre el que succeeix realment amb l’oz´o a l’estratosfera.
Durant la primavera austral (entre setembre i principis de novembre) s’observa so- bre l’Ant`artida una marcada reducci´o de la columna total d’oz´o respecte als valors registrats els mesos anteriors.
Treballs recents han mostrat evid`encies de que la disminuci´o de la columna d’oz´o durant els ´ultims anys no afecta nom´es a l’Ant`artida sin´o que ´es un problema m´es global, tot i que d’intensitat m´es moderada (Atkinson et al., 1989). El fet que la reducci´o s’hagi est`es a `arees molt m´es poblades i de latituds m´es baixes ha fet cr´eixer la preocupaci´o a escala mundial sobre el tema. Alguns estudis mostren que la disminuci´o dels nivells d’oz´o a l’estratosfera ha comportat un augment en la radiaci´o ultraviolada (UV) (Kerr and McElroy, 1993; McKenzie et al., 2007), potencialment molt perillosa pels ´essers vius en general.
A m´es de la destrucci´o d’oz´o per part dels CFC, en els ´ultims anys s’han ob- servat fen`omens en els quals la qu´ımica estratosf`erica no juga un paper rellevant sin´o que es produeixen degut al transport i a la redistribuci´o de la columna d’oz´o, s´on els anomentats mini-forats d’oz´o (Newman et al., 1988). Aquests episodis estan
1
valors clim`atics i impliquen un potencial augment de la radiaci´o UV incident a la superf´ıcie terrestre.
Les tend`encies est`etiques dels ´ultims anys han marcat entre la poblaci´o el desig per una pell bronzejada, fet que ha est`es l’h`abit de prendre el sol o de fer sessions de radiaci´o UV artificial. En molts d’aquests casos no es tenen en compte els efectes nocius que pot tenir la sobreexposici´o a la radiaci´o UV sense protecci´o. Entre els efectes m´es f`acilment recognoscibles es troba l’eritema o envermelliment de la pell que es produeix passades unes hores de l’exposici´o per`o n’hi ha d’altres que poden donar-se a m´es llarg termini fruit de l’acumulaci´o d’hores de sol com s´on el melanoma cutani, el dany a l’ADN o el fotoenvelliment prematur de la pell. Tot i l’elevat n´umero d’efectes nocius, el cos hum`a necessita rebre una petita dosi de radiaci´o UV per tal de sintetitzar la vitamina D, beneficiosa per a la salut dels ossos.
El fet que la radiaci´o solar jugui un paper molt important als processos biol`ogics que afecten els ´essers vius i el possible efecte que podrien tenir la reducci´o de la capa d’oz´o i el canvi clim`atic en la distribuci´o d’irradi`ancia solar en el futur ha comportat un augment dels esfor¸cos per millorar les xarxes instrumentals i els models de transfer`encia radiativa emprats en la predicci´o de la radiaci´o UV (Bais et al., 2007) o per comparar observacions des de terra i des de sat`el.lit (entre d’altres Krotkov et al., 1998, 2005; Wetzel and Slusser , 2005).
En aquest sentit el Servei Meteorol`ogic de Catalunya en col.laboraci´o amb el Departament d’Astronomia i Meteorologia de la Universitat de Barcelona van instal- lar l’any 1999 la xarxa de piran`ometres de banda ampla a diversos punts de la geografia catalana, a la vegada que van iniciar la predicci´o de l’´ındex ultraviolat (UVI) a partir de models de transfer`encia radiativa. Aix`o ha comportat des de llavors millores en el calibratge i el manteniment dels instruments aix´ı com en l’an`alisi de les variables d’entrada dels models per tal d’aconseguir el major acord entre predicci´o i observaci´o (De Backer et al., 2001).
La radiaci´o solar UV dep`en d’un gran n´umero de factors astron`omics i at- mosf`erics, sent el m´es important l’angle zenital solar (SZA) que d´ona lloc als cicles diari i anual caracter´ıstics de la irradi`ancia solar. Les altres variables que poden condicionar fortament la irradi`ancia UV incident sobre la superf´ıcie terrestre s´on la pres`encia de nuvolositat, la columna total d’oz´o, les propietats i distribuci´o d’aerosols
1.1. Objectius 3 atmosf`erics i l’albedo. La influ`encia de cadascuna d’elles sobre la irradi`ancia solar incident ha donat lloc a treballs disponibles a la literatura, tot i que alguns d’ells en menor nombre degut a la dificultat per a caracteritzar, per exemple, les propietats dels aerosols.
Les variables d’entrada dels models de transfer`encia radiativa s´on m´ultiples i no sempre senzilles de determinar. La quantitat i la qualitat de les dades disponibles condicionar`a la precisi´o dels resultats (Schwander et al., 1997) juntament amb les caracter´ıstiques inherents del propi model (Koepke et al., 1998). Dintre dels models radiatius es poden distingir tres grans grups: els emp´ırics, els de dispersi´o simple i els de dispersi´o m´ultiple. La difer`encia entre aquests dos ´ultims est`a en el tractament de l’atmosfera que fan: en el primer la consideren una ´unica capa i en el segon, una s`erie de capes de propietats pr`opies i diferenciades. Aquests ´ultims s´on els que han mostrat millor acord amb les mesures (Koepke et al., 1998; De Backer et al., 2001), entre ells el model SBDART (Santa Barbara DISORT Atmospheric Radiative Transfer) (Ricchiazzi et al., 1998).
1.1 Objectius
L’objectiu general d’aquesta tesi ´es estudiar diferents factors que influeixen la ir- radi`ancia solar UV incident en la superf´ıcie terrestre fent servir tant observacions com models de transfer`encia radiativa. A mesura que s’anava avan¸cant en els temes de la tesi creixien nous interessos degut a la interconnexi´o existent entre molts dels factors relacionats amb la radiaci´o UV. Per aquest motiu, aquesta tesi la formen una s`erie de treballs que tracten diferents temes lligats pel nexe de la radiaci´o UV i per l’aplicaci´o de les millores aconseguides en uns aspectes per portar a bon terme els seg¨uents estudis.
Aprofundint ja en els aspectes m´es concrets desenvolupats en el transcurs de la tesi es podrien desglossar els seg¨uents objectius:
• Determinar la sensibilitat dels models espectrals de transfer`encia radiativa a l’espectre solar extraterrestre. A l’hora de simular la irradi`ancia espectral UV en superf´ıcie i conseq¨uentment la predicci´o de l’´ındex UV, els models de trans- fer`encia radiativa permeten introduir una gran varietat de variables d’entrada,
na total d’oz´o i la terbolesa atmosf`erica. I sobre aquests ´es possible trobar a la literatura treballs on relacionen els resultats amb la disponibilitat i qualitat d’aquests factors. En canvi, l’espectre extraterrestre ´es una variable que no sempre es valora i modifica. Per aquest motiu es va plantejar analitzar els resultats obtinguts de les simulacions amb diferents espectres extraterrestres trobats als mateixos models radiatius o publicats en articles.
• Investigar la influ`encia dels factors locals en la irradi`ancia solar UV. Aquest objectiu fou possible gr`acies a la disponibilitat d’un gran banc de dades proce- dents de campanyes experimentals com VELETA-2002 i que va propiciar el desenvolupament de l’extens treball d’an`alisi de la influ`encia de l’efecte d’alti- tud en la irradi`ancia solar UV. Aquest factor presenta gran complexitat i es va voler tractar des de diferents punts de vista, tant dels models com de les observacions i fent servir m´es d’un tipus de mesura.
• Analitzar la influ`encia dels episodis extrems d’oz´o en la irradi`ancia solar UV a Barcelona, lloc escollit per la disponibilitat d’instruments de mesures de diferents variables. Per tal de poder desenvolupar aquesta tasca era necess`aria una climatologia pr`evia de la columna total d’oz´o a l’`area d’estudi per con`eixer les caracter´ıstiques i el comportament de l’oz´o. Quan es planteja estudiar l’oz´o estratosf`eric ´es necessari tamb´e relacionar-ho amb les propietats verticals de l’atmosfera com ara la temperatura i l’altura de la tropopausa i de certes superf´ıcies isentr`opiques. En aquest punt s’obre la possibilitat a estudiar la possible evoluci´o de la capa d’oz´o i de la formaci´o d’aquest tipus d’episodis extrems amb la irradi`ancia solar UV a llarg termini.
• Millorar la predicci´o di`aria de l’UVI a Catalunya. La consecuci´o dels objectius abans descrits permetran millorar el coneixement de la influ`encia de certes variables sobre les mesures de la irradi`ancia solar UV per`o tamb´e la sensibilitat dels models de transfer`encia radiativa a aquestes i d’altres variables. A m´es s’estudiar`a la sensibilitat del model al perfil vertical d’atmosfera procedent de sondatges atmosf`erics en comparaci´o amb els models atmosf`erics est`andard propis del model radiatiu.
• Comparar les mesures de radiaci´o solar eritem`atica amb les sortides dels mo- dels de transfer`encia radiativa.
1.2. Desenvolupament del treball 5
1.2 Desenvolupament del treball
L’estructura de la mem`oria de la tesi consta de les seg¨uents parts:
En el Cap´ıtol 2 es mostren conceptes b`asics sobre la radiaci´o UV i alguns dels seus efectes biol`ogics a trav´es dels espectres d’acci´o. Enlla¸cant amb l’efecte eritem`atic de la radiaci´o solar UV es presenta l’´ındex ultraviolat i el seu inter`es educatiu
En el Cap´ıtol 3 es descriuen breument els principals instruments utilitzats en el decurs d’aquesta tesi. Amb m´es deteniment es mostren les caracter´ıstiques dels calibratges dels piran`ometres de banda ampla.
El Cap´ıtol 4 presenta primerament un estudi comparatiu dels potencials efectes biol`ogics de la radiaci´o UV natural i artificial per posar de relleu les difer`encies segons els espectres d’acci´o. Seguidament es mostren les caracter´ıstiques de l’UVI a Catalunya a partir de mesures d’irradi`ancia eritem`atica. Aquestes mesures es comparen amb els resultats d’un model de transfer`encia radiativa del qual tamb´e s’ha estudiat la seva sensibilitat al perfil vertical d’atmosfera. Finalment s’ha estudiat com determinar la columna total d’oz´o a partir de mesures espectrals realitzades des de superf´ıcie.
En el Cap´ıtol 5 es presenta un estudi sobre la influ`encia de l’espectre extrater- restre en la modelitzaci´o de la irradi`ancia solar UV. Es fa tamb´e un inc´ıs per analitzar la relaci´o entre el cicle solar i la irradi`ancia solar UV a la superf´ıcie terrestre.
En el Cap´ıtol 6 es realitza un exhaustiu an`alisi de l’efecte d’altitud en la ra- diaci´o solar UV durant la campanya observacional VELETA-2002. Els resultats s´on analitzats a partir de mesures, tant de radiaci´o com de propietats d’aerosols, i de simulacions obtingudes amb l’´us de models radiatius.
El Cap´ıtol 7 es pot dividir en dos grans blocs. El primer presenta una clima- tologia de la columna total d’oz´o a Barcelona i la relaci´o existent amb variables at- mosf`eriques com l’altura de la tropopausa i el segon caracteritza els episodis extrems d’oz´o analitzant alguns dels mini-forats d’oz´o m´es rellevants detectats al nordest de la costa mediterr`ania.
El Cap´ıtol 8 recull les principals conclusions extretes dels diferents treballs que formen aquesta tesi.
iniciades, que es deriven del treballs presentats a la tesi i que esperen arribar a termini en els propers anys.
Finalment, el Cap´ıtol 10 representa un recull de les publicacions m´es destacades sobre els resultats obtinguts en el decurs de la tesi.
Bibliografia
Atkinson, R. J., W. A. Matthew, P. A. Newman, and R. A. Plumb (1989), Evidence of the midlatitude impact of Antarctic ozone depletion, Nature, 340, 290–294.
Bais, A. F., D. Lubin, A. Arola, G. Bernhard, M. Blumthaler, N. Chubarova, C. Er- lick, H. P. Gies, N. Krotkov, K. Lantz, B. Mayer, R. L. McKenzie, R. D. Piacentini, G. Seckmeyer, J. R. Slusser, C. S. Zerefos, U. Feister, V. Fioletov, J. Gr¨obner, E. Kyr¨o, and H. Slaper (2007), Surface Ultraviolet Radiation: Past, Present and Future, chap. 7, pp. 7.1–7.54, World Meteorological Organization.
De Backer, H., P. Koepke, A. Bais, X. De Cabo, T. Frei, D. Gillotay, C. Haite, A. Heikkil¨a, A. Kazantzidis, T. Koskela, E. Kyr¨o, B. Lapeta, J. Lorente, B. Mayer, H. Plets, A. Redondas, A. Renaud, A. Schmalwieser, and K. Vanicek (2001), Comparison of measured and modelled UV Indices for the assessment of health risks, Meteor. Appl., 8 (03), 267–277.
Farman, J. C., B. G. Gardiner, and J. D. Shanklin (1985), Large losses of total ozone in Antarctica reval seasonal ClOx/NOx interaction, Nature, 315, 207–210.
Kerr, B., and C. T. McElroy (1993), Evidence for large upward trends of UVB radiation linked to ozone depletion, Science, 262, 1032–1034.
Koepke, P., A. Bais, M. Buchwitz, H. de Backer, X. de Cabo, P. Eckert, P. Eriksen, D. Gillotay, A. Heikkil¨a, T. Koskela, B. Lapeta, Z. Litynska, J. Lorente, B. Mayer, A. Renaud, A. Ruggaber, G. Schauberger, G. Seckmeyer, P. Seifert, A. Schmal- wieser, H. Schwander, K. Vanicek, and M. Weber (1998), Comparison of models used for UV Index calculations, Photochem. Photobiol., 67 (6), 657–662.
Krotkov, N. A., P. K. Bhartia, J. R. Herman, V. Fioletov, and J. Kerr (1998), Satellite estimation of spectral surface UV irradiance in the presence of tropo- spheric aerosols 1. Cloud-free case, J. Geophys. Res., 103 (D8), 8779–8793, doi:
10.1029/98JD00233.
7
Vasilkov, T. F. Eck, O. Dubovik, and B. N. Holben (2005), Aerosol ultraviolet ab- sorption experiment (2002 to 2004), part 2: absorption optical thickness, refractive index, and single scattering albedo, Opt. Eng., 44, 041005, doi:10.1117/1.1886819.
McKenzie, R. L., P. Aucamp, A. Bais, L. Bj¨orn, and M. Ilyas (2007), Changes in biologically-active ultraviolet radiation reaching the Earth’s surface, Photochem.
Photobiol. Sci., 6 (3), 218–231, doi:10.1039/b211155c.
Molina, M. J., and F. S. Rowland (1974), Stratospheric sink for chlorofluo- romethanes: chlorine atom-catalysed destruction of ozone, Nature, 249, 810–812.
Newman, P. A., L. R. Lait, and M. R. Schoeberl (1988), The morphology and meteorology of southern hemisphere Spring total ozone mini-holes, Geophys. Res.
Lett., 15, 923–926.
Ricchiazzi, P., S. Yang, C. Gautier, and D. Sowle (1998), SBDART: A Research and Teaching Software Tool for Plane-Parallel Radiative Transfer in the Earth’s Atmosphere, Bull. Amer. Meteor. Soc., 79 (10), 2101–2114.
Schwander, H., P. Koepke, and A. Ruggaber (1997), Uncertainties in modeled UV irradiances due to limited accuracy and availability of input data, J. Geophys.
Res., 102, 9419–9429.
Wetzel, M. A., and J. R. Slusser (2005), Mesoscale distributions of ultraviolet spec- tral irradiance, actinic flux, and photolysis rates derived from multispectral satel- lite data and radiative transfer models, Opt. Eng., 44, 1–12.
